??? 摘 要：
??? 本文較全面的敘述了立式水泥生料磨關(guān)鍵件磨輥襯板的難加工性及國(guó)內(nèi)外的一些情況，并詳細(xì)介紹了我們自己的立式水泥生料磨磨輥襯板磨削工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及主要參數(shù)確定。
??? 一、概述
??? MLS型立式立式水泥生料磨，是我們廠同德國(guó)Pfeiffer公司合作生產(chǎn)項(xiàng)目。本文敘述的立式水泥生料磨磨輥襯板的磨削加工及采用的工裝，都是我們第一次制定和設(shè)計(jì)的。經(jīng)實(shí)際使用證明，這個(gè)設(shè)計(jì)方案是可行的，既節(jié)省了大量資金，又縮短了制造周期。工人稱這臺(tái)專用設(shè)備的制造成功，給我們廠解決了一個(gè)大難題。
??? 二、磨輥襯板的結(jié)構(gòu)及工藝分析
??? 1、磨輥襯板基本結(jié)構(gòu)
??? 立式水泥生料磨產(chǎn)品，從MLS1411-MLS4531,磨輥襯板零件形狀基本一致，只是在幾個(gè)參數(shù)上稍有差別。磨輥襯板零件簡(jiǎn)圖見圖1。
圖1磨輥襯板零件簡(jiǎn)圖
D-被加工磨輥襯板內(nèi)圓直徑，D=∮1280～∮1950、半徑為R=640～975。
Ｌ1-被加工磨輥襯板內(nèi)圓弧寬，即被磨削長(zhǎng)度。從SP2201～SF2208最大長(zhǎng)度L1為1378mm。
L-磨輥襯板零件扇面弦長(zhǎng)，即在工作臺(tái)上占據(jù)寬度，最大規(guī)格L為1718mm。
L2-15°斜面磨削長(zhǎng)，L2=40～70mm。
h-磨輥襯板內(nèi)圓柱高，h=365～620mm。
??? 2、冷加工工藝分析
??? 磨輥襯板零件材料為硬鎳鑄鐵，硬度為62HRC，鑄造余量4-6mm，由于材料硬度高，因此屬難加工材料。
??? 磨輥襯板加工面共有三處，兩個(gè)15°斜面和一個(gè)內(nèi)孔（圓柱面），粗糙度值均為Rα12.5。
零件形狀似西瓜皮呈瓣?duì)睿灰总囅鳎瑢?duì)于這種零件，只有采取磨削方式解決。
??? 三、方案選擇
??? 1、國(guó)內(nèi)外情況
??? 三輥輪旋轉(zhuǎn)立式立式水泥生料磨，德國(guó)有多家公司生產(chǎn)，據(jù)資料介紹瑞典也有生產(chǎn)廠家。德國(guó)Pfeiffer公司，磨輥襯板是在專用機(jī)床上加工的，而我們國(guó)內(nèi)到目前為止還未有一家工廠生產(chǎn)。
??? 2、立足廠內(nèi)，自力更生
??? 我廠是國(guó)內(nèi)第一個(gè)生產(chǎn)立式立式水泥生料磨的廠家，我們既不能到國(guó)外買特殊加工刀片，也不能從國(guó)外買一臺(tái)專用磨床。我們也曾在立車上試車和試磨過，均未成功。在目前情況下，只有立足廠內(nèi)自力更生自己設(shè)計(jì)制造磨床，盡量利用現(xiàn)有部件。這樣，花錢少、進(jìn)度快，可靠耐用。
圖2磨削工裝示意圖
??? 1、磨頭2、磨輥襯板工件3、移動(dòng)工作臺(tái)4、傳動(dòng)移動(dòng)工作臺(tái)的擺線減速器5、傳動(dòng)曲柄的無級(jí)變速器和擺線減速器6、衡量及擺桿7、兩個(gè)立柱8、砂輪電機(jī)3、方案確定
參照內(nèi)圓磨原理，進(jìn)行干式擺動(dòng)磨削加工，加工示意圖見圖2。
砂輪擺動(dòng)磨削通常用于去除鋼坯氧化鐵皮和鑄件打毛刺，用于零件加工這還是第一次。工作臺(tái)縱向進(jìn)給，磨頭砂輪磨削，擺桿按予定半徑作往復(fù)擺動(dòng)，調(diào)整擺動(dòng)速度則調(diào)整縱向進(jìn)給量。兩個(gè)柱在兩側(cè)做支撐構(gòu)架。
??? 四、參數(shù)計(jì)算
??? 1、磨削力及磨削功率確定
??? 磨削力是計(jì)算磨削功率的依據(jù)，是機(jī)床強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。
??? 然而，限于我們工廠目前條件沒有嚴(yán)格的測(cè)試手段，難以準(zhǔn)確測(cè)出磨削力的數(shù)據(jù)，而且本設(shè)計(jì)的磨削方式，類似內(nèi)圓磨削，但也不完全與內(nèi)圓磨削相同，因而就難以用理論計(jì)算確定磨削力及磨削功率。
??? 我們調(diào)查了一些磨削機(jī)床的磨頭電機(jī)功率為4KW，磨頭擺動(dòng)電機(jī)功率為3KW。
??? 2、砂輪線速度V
??? 砂輪選用型號(hào)為APTL36#～80#∮400×∮127×40
砂輪線速度為
V秒=πDn=π×400×1450=30.4m/S
式中：砂輪電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)n=1450r/min
??? 3、曲柄轉(zhuǎn)速n曲及擺桿每分鐘往復(fù)次數(shù)n擺
??? 砂輪的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)由電機(jī)-無級(jí)變速器（XZWD-3000）通過擺線減速器帶動(dòng)擺桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
無級(jí)變速器輸出轉(zhuǎn)速n無=0—833r/min
擺線減速器速比i=35
擺線減速器帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)速
n曲=（0～833）/i=（0～23.8）r/民min
曲柄擺桿原理見圖4。
擺桿每分鐘往復(fù)次數(shù)
圖4曲柄擺桿原理圖
n擺=23.8÷360°
式中：a—擺桿擺動(dòng)角、本設(shè)計(jì)為41.26°
??? 4、砂輪合成線速度V砂合
2a
i.D
35×400
砂輪磨削時(shí)的線速度，由砂輪本身的速度及擺動(dòng)速度兩者合成。
砂輪本身速度V砂=30.4m/S
順磨時(shí)V砂合=V砂—V擺
逆磨時(shí)V砂合=V砂+V擺
??? 式中，V擺是砂輪擺動(dòng)線速度，此速度在擺動(dòng)過程中是變化的，準(zhǔn)確計(jì)算很復(fù)雜，而且其數(shù)值大小與砂輪旋轉(zhuǎn)線速度相比顯得很小，可以忽略不計(jì)，故在此從略。
??? 5、工作臺(tái)線速度V工作臺(tái)（mm/min）三s
??? 由工作臺(tái)傳動(dòng)原理圖（圖3）可見，工作臺(tái)移動(dòng)來自擺線減速器，通過皮帶輪、傘齒輪傳動(dòng)及絲杠、絲母拖動(dòng)工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
圖3工作臺(tái)傳動(dòng)原理圖
??? 圖中，擺線減速器（XWD10—7）主要參數(shù)是，
功率Ne=10KW，傳動(dòng)比i=35
電機(jī)轉(zhuǎn)速；n=1450r/min，輸出扭矩M=2646N.m
則工作臺(tái)速度:
V工作臺(tái)=n.d.p=1450×250×14
=365.2mm/min
式中：P：工作臺(tái)絲杠螺距為14mm
d：小皮帶輪直徑為∮250mm
D：大皮帶輪直徑為∮400mm
??? 6、工作臺(tái)縱向進(jìn)給量mm/r
??? 工作臺(tái)的移動(dòng)速度是不變的，V工作臺(tái)=365.2mm/min但工件相對(duì)于砂輪每擺動(dòng)一次的縱向進(jìn)給量是隨擺桿的擺動(dòng)次數(shù)而變化的。當(dāng)擺動(dòng)快時(shí)，進(jìn)給量就小，當(dāng)擺動(dòng)慢時(shí)進(jìn)給量就大。
a.工作臺(tái)在工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)最大進(jìn)給量Uma
最大進(jìn)給量和砂輪寬度，工作臺(tái)移動(dòng)速度有關(guān)（圖5）。當(dāng)擺動(dòng)磨削工作臺(tái)向上移動(dòng)，如砂輪向右擺時(shí)，砂輪上的A點(diǎn)到A′，進(jìn)給量為U，返回時(shí)A′點(diǎn)到A″點(diǎn)。AA″段，必須小于砂輪寬度B，否則有可能存有殘留部分未能磨削。
圖5磨削示意圖
??? 即2Umax＜B，由于砂輪寬B=40mm
Umax＜Ｂ取U≈19mm/r
b.工作臺(tái)在工件每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)最小進(jìn)給量Umin
最小進(jìn)給量與擺桿的最高擺動(dòng)次數(shù)有關(guān)。
無級(jí)變速器轉(zhuǎn)速n無=0—833r/mini=35
擺線減速器輸出n出=833/i=23.8r/min得最小進(jìn)給量：
Umin=V工作臺(tái)=365.2=15.3mm/r
所以得最大進(jìn)給量Umax=19mm/r
擺桿每分鐘擺動(dòng)次數(shù)n擺=19.2
??? 當(dāng)最小進(jìn)給量時(shí)，有可能效率太低，因此有必要在實(shí)際使用中調(diào)整擺動(dòng)次數(shù)。
??? 7、擺桿擺動(dòng)角度及擺寬
??? 為滿足多種規(guī)格磨輥襯板加工需要，擺寬需滿足一系列工作寬度的要求，本機(jī)構(gòu)曲柄長(zhǎng)185mm，如圖6所示。
取A′B′≈AB=2×185=370mm
β=arcsin185=20.63°
式中：β；為擺角a，本機(jī)構(gòu)a=41.26°
以SP2201為例，磨輥襯板內(nèi)圓半徑R925mm，L1=479mm，a=41.26°
X=Rsin20.63°=925×0.352=325mm
2X=650mm
大于479mm，滿足擺寬要求。
??? 五、磨頭設(shè)計(jì)
??? 1、磨頭結(jié)構(gòu)
??? 由于對(duì)磨頭功能要求較多，既磨圓柱面又磨15°斜面，并能手動(dòng)進(jìn)刀，因此磨頭結(jié)構(gòu)具有下列特點(diǎn)：
??? a.磨頭手動(dòng)進(jìn)給，設(shè)計(jì)了手動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
??? b.為磨15°斜面，設(shè)計(jì)有迥轉(zhuǎn)盤和傾斜15°底板，可手搖進(jìn)給磨斜面。磨頭示意圖見圖7。
圖7磨頭結(jié)構(gòu)示意圖
??? 1、手搖進(jìn)給機(jī)構(gòu)2、轉(zhuǎn)盤3、底板
??? 2、磨頭磨15°斜面時(shí)位置變化
??? 磨輥襯板內(nèi)圓磨削完畢后，砂輪需轉(zhuǎn)105°，而且砂輪架垂直位置需作一定位移。見圖8。
位移量
h=200sin15°
=51.76mm
圖8磨頭迥轉(zhuǎn)圖
??? 六、設(shè)計(jì)收獲及展望
??? 在無技術(shù)資料又缺乏資金的條件下，采用舊部件組合的辦法，設(shè)計(jì)制造磨輥襯板磨削的大型工裝，是非常有益的技術(shù)措施。既解決了實(shí)際技術(shù)難題，有為廠節(jié)省了大量資金。
??? 作者：王麗紅、魏國(guó)平、王吉業(yè)
??? 來源：北方重工集團(tuán)有限公司